恒星鬼魂了解我们的起源

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我们的天空笼罩在恒星般的幽灵海洋中;所有已经消失了数百万年的潜在幻影,但我们还不知道。这就是我们今天将要讨论的。我们最大的恒星发生了什么,以及这如何影响我们所居住的宇宙的组成。我们通过观察蟹状星云开始这一旅程。它美丽的色彩向外延伸到黑暗的空隙中。包含一千年前发生的暴力事件的天体墓。您伸出手腕,开始倒带时间,看着这个美丽的星云开始萎缩。随着时钟倒退,星云的颜色开始改变,您会注意到它们正在缩小到一个点。当日历接近年7月5日时,气态云变亮并沉降到天空中的单个点上,该点与满月一样明亮,并且在白天是可见的。亮度逐渐减弱,并最终确定了光线。我们今天看不到的一颗星星。这颗星星已经死了,但是在这个时候我们还不知道。对于这个日期之前的观察者来说,这颗恒星显得永恒,就像其他所有明星一样。但是,正如我们从特权的有利位置所知道的那样,这颗恒星即将超新星诞生,是我们今天观察到的最壮观的星云之一。恒星鬼魂是描述我们看到遍布整个宇宙的许多巨大恒星的一种恰当方式。许多人没有意识到的是,当我们深入宇宙时,我们不仅要注视远方,而且还凝望着时光。我们非常了解的宇宙的基本特性之一是光以有限的速度传播:大约,,m/s(约,,mph)。该速度是通过许多严格的测试和物理证明确定的。实际上,了解这一基本常数是我们了解宇宙的许多知识的关键,特别是在广义相对论和量子力学方面。尽管如此,了解光速是了解我所说的恒星幻影的关键。您会看到,信息以光速传播。这种时差的一个很好的例子是我们自己的阳光。我们的太阳距离酒店约8光分钟。这意味着我们从恒星看到的光需要8分钟才能完成从表面到地球眼睛的旅程。如果我们的太阳现在突然消失,我们将在8分钟之内不知道它。这不仅包括我们看到的光,还包括施加在我们身上的引力影响。因此,如果太阳现在消失了,我们将在引力信息到达并通知我们不再受引力束缚之前,继续绕着我们现在不存在的恒星绕轨道前进8分钟。这为我们接收信息的速度设定了宇宙速度极限,这意味着我们在宇宙深处观察到的所有东西都会传给我们,因为几年前它是“x”量,其中“x”是距我们的光距离。这意味着我们观察到的一颗恒星距离我们10年,距我们只有10光年。如果那颗星星现在死了,那么再过十年我们就不会知道了。因此,我们可以将其定义为“恒星幻影”。从它的位置看,一颗恒星已经死了,但对我们来说却仍然活着。正如我的文章(“星星:生命中的一天”)所述,星星的进化是复杂且高度动态的。从决定恒星是否会首先形成到恒星的大小以及寿命,许多因素在所有事情中都起着重要作用。在上面提到的文章中,我介绍了恒星形成的基本知识以及所谓主序列恒星的寿命,或者说是与我们自己的太阳非常相似的恒星。尽管主要序列恒星与我们将要讨论的恒星的形成过程和寿命相当相似,但我们将要研究的恒星死亡的方式却存在重要差异。主序恒星的死亡很有趣,但它们几乎无法与这些较大恒星终止的时空弯曲方式相比。如上所述,当我们观察到位于蟹状星云中心的恒星消失时,在某个点上,该物体发光得像满月一样明亮,白天可以看到。是什么导致某物变得如此明亮以至于可以与我们最近的天体相媲美?考虑到蟹状星云距离我们有6,光年,这意味着比我们的月亮更遥远的地方大约是1,亿倍,它的亮度与月亮一样明亮。这是因为恒星死亡后就变成了超新星,这是恒星的命运,比我们的太阳还大。大于我们太阳的恒星在死亡时将以两种非常极端的状态结束:中子星和黑洞。两者都是值得在天体物理学课程中花费数周时间的主题,但对于今天的我们来说,重力的内向力与恒星内聚变的向外压力(静水平衡)的关系:NASA一颗恒星的生命是一个由其自身引力所引起的融合几乎失控的故事。我们称其为静水平衡,其中来自恒星核心的融合元件的向外压力等于由于恒星质量而施加的向内引力压力。在所有恒星的核心中,氢被融合到氦中(首先)。这种氢来自恒星诞生的星云,聚结并坍塌,这使恒星有了生命的第一次机会。在恒星的整个生命周期中,氢将被消耗used尽,越来越多的氦“灰”会在恒星的中心凝结。最终,恒星将耗尽氢,并且聚变将短暂停止。由于没有发生聚变,因此缺乏向外压力,这暂时使重力获胜,并向下压碎了恒星。随着恒星的收缩,密度增加,从而使恒星核心的温度升高。最终,它达到一定温度,氦灰开始熔化。这就是所有恒星在其生命的主要阶段直至死亡的最初阶段的过程。但是,这是我们讨论的太阳大小恒星和大质量恒星分开的地方。一颗垂死恒星的核心和随后的层。每一层都已经被数百万年的融合而遗留下来,这些融合将每个后续元素融合到下一个元素中。这是即将爆发的一颗巨大恒星的快照。图片来源:Wikimedia大约接近我们自己太阳大小的恒星将经历此过程,直到达到碳。这么大的恒星根本不够大,无法融合碳。因此,当所有氦气都融合成氧气和碳(通过两个过程太复杂而无法在此处覆盖)时,恒星无法“压碎”氧气和碳以致无法开始聚变,引力就会获胜,并且恒星会死亡。但是质量比我们的太阳强得多的恒星(质量的大约7倍)可以继续经过这些元素并保持发光。他们有足够的质量来继续这种“破碎和融合”过程,这是这些天体熔炉核心之间的动态相互作用。这些较大的恒星将继续通过碳和氧,通过硅的聚变过程,直到到达铁为止。铁是这些炽烈的庞然大物所唱出的死亡音符,当铁开始充满它们快要死去的核心时,这颗恒星就处在死亡之中。但是这些巨大的能量结构并不能悄悄地进入深夜。他们以最壮观的方式出门。当最后的非铁元素融合到它们的核中时,恒星开始像样地被遗忘。这颗恒星突然撞上了自己,因为它无法避免重力的无情抓握,从而压碎了其生命周期中剩余的剩余元素。这种向内的自由落体在一定程度上可以承受无法突破的力量。中子的退化压力,迫使恒星向外反弹。如此大量的引力和动能以狂暴的狂热奔腾而下,狂怒照亮了整个宇宙,瞬间使整个星系都光芒四射。愤怒是宇宙的命脉;鼓在交响乐银河中跳动,因为这种强大的能量允许融合比铁重的元素,一直到铀。这些新元素被这种惊人的力量向外炸开,乘着能量波将它们深深地投射到宇宙中,并用我们所知道的所有元素播种了宇宙。恒星变成超新星的艺术印象,将其化学成分丰富的内容投射到宇宙中。这些新元素被这种惊人的力量向外炸开,乘着能量波将它们深深地投射到宇宙中,并用我们所知道的所有元素播种了宇宙。图片来源:NASA/Swift/SkyworksDigital/DanaBerryto但是还剩下什么呢?这场壮观的事件之后会发生什么?这又取决于恒星的质量。如前所述,一颗死的大质量恒星所采取的两种形式是中子星或黑洞。对于中子星,其形成是相当复杂的。本质上,我所描述的事件是发生的,除了超新星之后,剩下的只是一个退化的中子球。简并只是我们应用于物质的一种术语,当物质被压缩到物理允许的极限时,它就呈现出来。退化的东西非常密集,这对于中子星来说非常正确。您可能听到的一个数字是,一茶匙的中子星物质将重约1万吨,逃逸速度(摆脱重力的速度)约为0.4c,或光速的40%。有时中子星以令人难以置信的速度旋转,我们将其标记为脉冲星。从我们检测它们的方式得出的名称。一个脉冲星及其磁场线。当死星旋转时,从两极发射的光束正在我们的探测器上冲洗。这些类型的恒星会产生大量辐射。中子星具有巨大的磁场。该场将恒星大气中的电子加速到令人难以置信的速度。这些电子沿着中子星的磁力线到达其极点,在那里它们可以释放无线电波,X射线和伽玛射线(取决于中子星的类型)。由于此能量被集中到两极,因此它产生了一种灯塔效果,其中高能光束的作用类似于从灯塔出来的光束。随着恒星的旋转,这些光束每秒绕过许多次。如果地球以及我们的观测设备恰好与该脉冲星对准,则当星束掠过我们时,我们将记录这些能量的“脉冲”。对于我们所知道的所有脉冲星,我们离这些能量束伤害我们太远了。但是,如果我们靠近这些死星之一,不断辐射在我们星球上的辐射将导致我们所知道的生命的某种灭绝。一颗死星采取的其他形式是什么?黑洞?这是怎么发生的?如果退化的物质尽我们所能压碎物质,那么黑洞会如何出现?简而言之,黑洞是一个巨大的恒星产生的结果,因此是一个真正大量的物质,能够在坍塌时“打破”中子的简并压力。恒星本质上以这样的力向内坠落,使其突破了看似物理上的限制,向自身旋转,将时空包裹成一个无限密度的点。奇点。当一颗恒星的质量大约是我们太阳的质量的18倍,并且恒星死亡时,这确实是物理学极端化的缩影。这种“额外的质量”使它能够使这个退化的中子球塌陷并向无穷远坠落。考虑到这既恐怖又美丽。时空上的一点我们的物理学还不能完全理解,但是我们知道的东西仍然存在。关于黑洞的真正非凡之处在于,它就像宇宙对我们不利。我们需要充分了解黑洞内过程的信息被锁定在被称为事件视界的面纱后面。这是黑洞无可挽回的关键点,为此,时空之外的任何事物都没有未来的走出之路。从坍缩恒星的核心到这个距离都没有逃脱,甚至没有光,因此没有信息离开此边界(至少没有以我们可以使用的形式)。这个真正令人震惊的物体的内心深处有很多不足之处,并诱使我们跨入它的领域,以尝试并了解未知的事物。黑洞是大质量恒星坍塌的最终形式。由于极端的引力效应,光线(以及时空本身)在黑洞的事件视界周围发生了扭曲。这与我们可视化实际黑洞一样准确,因为黑洞是使用准确实现广义相对论的代码生成的。信誉和版权:派拉蒙影业公司/华纳兄弟公司。摘自《星际穿越》电影。用于创建由KipThorne博士开发的图像的数学模型现在必须要说的是,迄今为止,还有很多黑洞的研究方法。诸如斯蒂芬·霍金教授等物理学家一直在不懈地研究黑洞如何运作的理论物理学,试图解决当我们试图利用我们最好的物理学对付黑洞时经常出现的悖论。关于此类研究及其后续发现的文章和论文很多,因此,我既不希望保留其理解的简单性,也不想摆脱那些正在解决这些问题的令人惊奇的思想,而不会涉足它们的复杂性。许多人认为,奇异性是数学上的好奇心,不能完全代表物理上发生的事情。事件视界内的事物可以采用新奇的形式。值得注意的是,在广义相对论中,任何具有质量的物体都可能坍塌成黑洞,但我们通常会保持一定范围的质量,因为创建质量小于该质量范围内的任何东西的黑洞都超出了我们对这的理解。可能会发生。但是作为一个研究物理学的人,我会不遗余力地说,到目前为止,我们正处于一个有趣的观点交叉领域,这些观点非常密切地处理了这些引力灵体内的实际情况。所有这些使我回到需要提出的观点。需要承认的事实。当我描述这些巨大恒星的死亡时,我谈到了发生的事情。随着恒星被剥夺自身能量,其内含物被向外吹入宇宙,发生了一种叫做核合成的事情。这是元素的融合以创建新元素。从氢到铀。这些新元素以惊人的速度向外爆炸,因此所有这些元素最终都将进入分子云。分子云(暗星云)是宇宙的恒星托儿所。这是恒星开始的地方。从恒星的形成,我们得到行星的形成。行星从恒星形成的剩余分子云中聚结出来。在该吸积盘中放置了行星形成和潜在生命所必需的基本元素。图片来源:NASA/JPL-Caltech/T。派尔(SSC)–年2月当恒星形成时,由诞生该恒星的分子云组成的碎片云开始围绕它旋转。众所周知,这朵云包含了所有在我们超新星中煮熟的元素。碳,氧,硅酸盐,银,金;全部都存在于此云中。关于这个新恒星的吸积盘是行星形成的地方,从这个丰富的环境中聚结出来。岩石和冰球碰撞,堆积,被撕裂,然后在重力作用下进行重整,以其勤奋的双手将这些新世界塑造成可能的小岛。这些行星是由那些在催化爆发中合成的非常相同的元素形成的。这些新世界包含着我们所知道的生活蓝图。在这些世界之一中,会出现氢和氧的某种混合物。在这种混合物中,某些碳原子形成以形成遵循简单模式的复制链。也许在数十亿年后,那颗垂死的恒星将这些相同的元素引入了宇宙,发现自己赋予了生命某种可以仰望并欣赏宇宙the下的东西。也许某物具有智能,可以认识到其中的碳原子与一颗垂死的恒星中产生的碳原子非常相似,并且发生了超新星爆发,使该碳原子能够以某种方式进入宇宙的正确部分。正确的时间。恒久死亡恒星最后一次垂死的呼吸能量与使生命第一次呼吸并凝视恒星的能量相同。这些恒星的幽灵是我们的祖先。它们已经消失了,但仍保留在我们的化学记忆中。它们存在于我们内部。我们是超新星。我们是星尘。我们是恒星幽灵的后代...


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